Verifikation reaktiver Systeme - Universität Kaiserslautern

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Formaler Äquivalenzvergleich
Florian Rothländer
Technische Universität Kaiserslautern
Zusammenfassung: Während property checking (model checking) darauf
abzielt, die Korrektheit einer Spezifikation sicherzustellen, ist es die
Aufgabe des Äquivalenzvergleichs (equivilance checking) die Äquivalenz
einer Implementierung mit der ursprünglichen Spezifikation. Dadurch
werden Fehler erkannt, die während der zahlreichen Entwurfsverfeinerungen
auftreten können. Der Aquivalenzvergleich beruht auf BDD- und
SAT-basierten Verfahren zur Ausnutzung struktureller Ähnlichkeiten.
Die grundlegenden Ansätze des formalen Äquivalenzvergleich sollen in
dieser Arbeit gegenübergestellt werden.
1 Einleitung
In dieser Seminararbeit geht es um die grundlegenden Ansätze zum formalen
Äquivalenzvergleich.
Dabei geht es um den Vergleich von zwei digitalen Schaltungen. Eine dieser
Schaltung ist die von den Entwicklern ursprünglich Spezifizierte (Spezifikation),
die Andere eine davon modifizierte Version (Implementierung). Das Ziel lautet
dann: Verifikation der Implementierung, sprich: “Handelt es sich bei der Implementierung
noch um dieselbe spezifierte Funktion?“
Zwei Schaltungen sind dabei gleich, wenn sie auf die gleichen Eingaben mit denselben
Ausgaben reagieren.
Modifizierungen, welche bei der Implementierung auftreten, sind unter anderem
Logikoptimierungen (auf der Gatterebene), sequentielle Optimierungen oder Änderungen
beim Layout durch die Umsetzungen zwischen verschiedenen Beschreibungsebenen
(Synthese) während der Implementierung.
Um nun zu verifizieren, dass die neue Schaltung immer noch genau dasselbe
leistet wie die ursprünglich Spezifizierte, führt man einen Äquivalenzvergleich
durch. Dies ist gerade bei den heutigen komplizierten und immer größer werdenden
Schaltungen sehr wichtig - man denke an Handys oder PCs, um teuere
Rückrufaktionen 1 und Imageverluste zu verhindern. Schließlich kann man im
Gegensatz zu Software kein Update oder Service Pack nachliefern, um das Problem
nachträglich zu beseitigen. Von daher ist auch das Interesse der Industrie
an schnellen und vollständigen Lösungen heutzutage sehr groß.
1 Siehe Intel Pentium 60, Fehler in der Fließkomma-Arithmetik(Division) 1994, Rückrufaktion
kostete Intel 475 Millionen Dollar